Der 14-jährige Miles Wu hat mit seinem Forschungsprojekt, das Origami und Physik vereint, einen Preis in Höhe von 25.000 US-Dollar (21.500 Euro) gewonnen. In seiner Arbeit maß er, wie viel Gewicht das Miura-ori-Faltmuster unter verschiedenen Bedingungen tragen kann.
Wu ist der Meinung, dass dieses Muster dazu beitragen könnte, ausklappbare Strukturen zu optimieren, die in Notfällen eingesetzt werden. Während viele Jugendliche in seinem Alter einfache Papierflieger basteln, widmet sich Miles Wu der Entwicklung von Origami-Mustern, die potenziell einen Einfluss auf die Katastrophenhilfe haben könnten.
Der Teenager aus New York erhielt kürzlich 25.000 Dollar (21.500 Euro) für ein Projekt, das sich mit dem Miura-ori-Faltmuster beschäftigt, das für seine Präzision beim Zusammenfalten und Entfalten bekannt ist. „Ich falte seit mehr als sechs Jahren Origami als Hobby, meist Tiere oder Insekten“, erklärte Wu gegenüber Business Insider (BI). „In letzter Zeit entwerfe ich auch meine eigenen Modelle.“
Für sein Projekt, das im Oktober den Hauptpreis der Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge gewann, forschte Wu monatelang, um herauszufinden, ob das Verhältnis von Stärke zu Gewicht der Miura-Faltung nützlich sein könnte. Sein Ziel war es, die Qualität von Notfallstrukturen zu verbessern.
Forschung zur Strapazierfähigkeit des Miura-ori
Wu testete, wie viel Gewicht der Miura-Faltmechanismus aushält, indem er verschiedene Papiersorten sowie unterschiedliche Maße und Winkel der Parallelogramme einsetzte. Die Idee entstand, als er sich mit Naturkatastrophen befasste, wie etwa den Waldbränden in Südkalifornien im Januar und dem Hurrikan Helene, der 2024 den Südosten der USA traf. Zudem untersuchte er die Verwendung von Origami in den MINT-Fächern (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) sowie in der Medizin.
Wu stellte fest: „Ein Problem bei den derzeitigen Notfallstrukturen ist, dass manche Zelte stabil sind, andere sich gut packen lassen und einige schnell aufgebaut werden können. Doch selten vereinigen sie all diese Eigenschaften. Miura-ori könnte dieses Problem möglicherweise lösen.“ Er fügte hinzu: „Ich habe herausgefunden, dass Miura-ori tatsächlich stark, leicht und extrem kompakt faltbar ist.“
Umfangreiche Tests
Um die beste Kombination zu finden, testete Wu insgesamt 54 handgefaltete Varianten und führte 108 Versuchsdurchläufe durch. Beim Miura-ori wird ein Blatt Papier in einem Muster aus sich wiederholenden Parallelogrammen gefaltet, sodass es zu einer kleineren Fläche zusammengelegt werden kann.
Wu prüfte drei verschiedene Breiten, Winkel und Höhen der Parallelogramme und experimentierte mit drei unterschiedlichen Papiersorten. „Nachdem ich die Modelle mit Hilfe einer Schneidemaschine exakt gefaltet hatte, platzierte ich sie zwischen zwei Schienen, damit alle Tests unter einheitlichen Bedingungen stattfanden“, erklärte er. „Dann stapelte ich verschiedene schwere Gewichte darauf.“
Er erhöhte schrittweise das Gewicht auf jeder Testvariante, bis sie zusammenbrach. Zu seiner Überraschung waren die Origami-Modelle bemerkenswert stabil. „Ich nutzte jedes Buch im Haus als Gewicht, bis ich schließlich meine Eltern um Trainingsgewichte für meine Forschung bitten musste“, berichtet Wu.
Er vermutete, dass kleinere Paneele mit flacheren Winkeln aus schwererem Material ein besseres Verhältnis von Stärke zu Gewicht ermöglichen würden. Schließlich stellte er fest, dass kleinere Paneele mit weniger spitzen Winkeln tatsächlich ein besseres Verhältnis aufwiesen. Überraschenderweise war jedoch normales Kopierpapier — nicht die schwereren Materialien — das beste Material hinsichtlich des Verhältnisses von Stärke zu Gewicht.
„Die stärkste Miura-Faltung, die ich getestet habe, konnte mehr als das 10.000-Fache ihres Eigengewichts tragen“, sagte Wu. „Das entspricht in etwa einem New Yorker Taxi, das über 4000 Elefanten trägt.“
Auszeichnung in Washington, D.C.
Den Hauptpreis der Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge zu gewinnen, ist eine große Leistung. Um sich zu bewerben, müssen Schüler zunächst an lokalen Wissenschafts- oder Technikmessen teilnehmen, wo Juroren die besten zehn Prozent der Projekte nominieren. Von rund 2000 Bewerbern wählt die Jury zunächst 300 aus und reduziert diese Zahl schließlich auf nur 30, die dann nach Washington, D.C. reisen, um ihre Arbeiten vorzustellen und an verschiedenen Herausforderungen teilzunehmen.
Maya Ajmera, Präsidentin und CEO der Society for Science, die gemeinsam mit Thermo Fisher Scientific den Wettbewerb veranstaltet, erklärte BI, dass Wu in diesen Herausforderungen besonders hervorstach. „Wir betrachten nicht nur das Projekt an sich“, sagte Ajmera. „Uns interessiert auch die Kreativität der Jugendlichen bei der Lösung von Problemen, ihre Fähigkeit, mit Rückschlägen umzugehen, und wie gut sie im Team arbeiten. Miles hatte nicht nur ein außergewöhnliches Projekt, sondern trat auch als Führungspersönlichkeit hervor.“
Laut Ajmera ist es essenziell, junge Menschen frühzeitig mit MINT-Bildung vertraut zu machen. „Wir suchen die nächste Generation von Innovatoren“, sagte sie. Viele der Kinder, die an dem Wettbewerb teilnehmen, ziehen laut Ajmera eine Karriere in einem MINT-Beruf in Betracht. „Das ist entscheidend für die globale Wettbewerbsfähigkeit der Vereinigten Staaten als Innovationsführerin und zur Lösung der drängendsten Probleme der Welt“, so Ajmera. „Es ist unsere Pflicht, diese Neugier wirklich zu fördern.“
Wu gab an, dass er und seine Eltern beschlossen haben, das Preisgeld für seine zukünftige Ausbildung zu verwenden. Obwohl er erst vor kurzem gewonnen hat, denkt Wu bereits darüber nach, wie er seine Vision umsetzen könnte. „Ich möchte unbedingt einen Prototyp eines dieser Miura-ori-Faltungen entwickeln, um ein praktisches Notfallzelt zu schaffen, das in der Praxis verwendet werden kann und Menschen tatsächlich hilft“, bemerkte Wu. „Ich möchte außerdem weiterhin an Origami-bezogener Forschung arbeiten – nicht nur an Miura-ori-Faltungen, sondern an Origami im Allgemeinen und auch in anderen Fachbereichen.“
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